一种六相开关磁阻电机的容错系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种六相开关磁阻电机容错系统及其控制方法，属于开关磁阻电机技术领域
【背景技术】
[0002]开关磁阻电机是在上世纪八十年代出现的一种新型电机，由于开关磁阻电机具有结构简单坚固、可控参数多，控制灵活，效率高、起动性能好等优点，使其在电动车驱动系统、家用电器、通用工业、伺服驱动、矿山机械等领域得到了广泛应用。
[0003]多相开关磁阻电机具有以下显著优势:在功率管容量不变情况下可通过增加功率管数来实现功率变换器的大容量输出，从而解决变换器的多管并联中的均流难题；随着电机相数的增加，电机的转矩脉动频率升高，脉动的幅值减少；控制更灵活、容错性好:随着相数的增加，可供选择的开关矢量将以2的倍数方式增加，大大增加了系统的可控性。由于相冗余，当一相或者多相发生故障时，系统可以调整剩余相的控制策略，方便进行容错控制；多相电机的绕组系数随着相数的增大而增大，从而使产生同样转矩的相电流减小，定子的铜耗降低。
[0004]双通道开关磁阻电机，不需要增加电机的个数，同时不改变电机的结构，仅仅在电机的原有的基础上改变电机的二次接线，形成双通道开关磁阻电机，配以两套电气独立的功率变换器和两套独立的控制器即可构成双通道开关磁阻电机，目前研究较多的为三相12/8开关磁阻电机，双通道开关磁阻电机在系统故障时，可方便的切除故障通道，使电机能正常运行，但是由于通道间的耦合此时电机实际的输出功率将会低于正常运行的50%。
【发明内容】
[0005]发明目的:开关磁阻电机本身具有较高的容错性，在故障时电机仍旧可以正常运行，可以通过调节其他相的控制策略调节系统输出，但是此时输出较正常运行系统输出低，本发明提出一种六相开关磁阻电机的容错系统及其控制方法，主要解决开关磁阻电机在系统故障时系统输出降低的缺点，同时本发明提出的同一电机的两种双通道，可以在电机出现不同的故障时，方便的进行通道切换与控制。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:一种六相开关磁阻电机的容错系统，该电机结构为定子24齿、转子20齿，绕组排列方式为NNSS绕线形式，每一相包含四个齿极，每个齿极空间间隔90度，构成每相的四个齿极可采取2串2并或者4齿并联，所述容错系统为双重双通道系统，所述双重双通道系统由双通道六相电机和双通道三相电机构成，且所述双通道六相电机和双通道三相电机为相差6度的双三相电机；所述双通道六相电机由以间隔180度的两个齿极串联构成一相，电机共有12相构成，选取间隔两相的六相构成一个通道，构成双12/10结构的六相电机；所述双通道三相电机由选取间隔一相的六相构成一个通道，构成双12/10结构三相电机。
[0007]—种六相开关磁阻电机的容错系统的控制方法，主电路上相间独立且电压可调，在主开关的关断控制上，每一相上的四个齿极采用相同的控制关断角；当电机不同相的齿极发生故障时，可将该齿切除，系统做双通道六相电机运行；当双通道六相电机中一个通道的一相或者几相出现故障时，切除该通道中的故障相，调节另一通道中的对应相的电压，调节输出转矩，使系统故障时能达到额定的输出转矩；当双通道六相电机的两个通道同一相均发生故障时，电机转入双通道三相模式，切除故障通道，另一通道升压运行，达到系统额定的输出转矩，使系统稳定输出。
[0008]本发明提供的一种六相开关磁阻电机的容错系统及其控制方法，相比现有技术，具有以下有益效果:
[0009]由于本发明的容错系统为双重双通道系统，所述双重双通道系统由双通道六相电机和双通道三相电机构成，且所述双通道六相电机和双通道三相电机为相差6度的双三相电机，其解决了开关磁阻电机在系统故障时系统输出降低的缺点，同时本发明可以在电机出现不同的故障时，方便的进行通道切换与控制。相间相互独立，出现故障时，采用调节电压从而调节每相电流的方式，使电机能够维持额定输出的工作状态。
【附图说明】
[0010]图1为24/20电机NNSS绕组排列方式与电机每齿的命名[0011 ]图2为24/20电机双通道六相绕组排列方式
[0012]图3为24/20电机双通道三相绕组排列方式
[0013]图4为六相开关磁阻电机容错结构图
[0014]图5为六相开关磁阻电机各相对应的位置信号
[0015]图6为电机正常运行时转矩波形图
[0016]图7为电机All齿故障时，双通道六相运行时的转矩波形图
[0017]图8为电机A相故障时，双通道三相运行时的转矩波形图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0019]—种六相开关磁阻电机的容错系统，如图1-4所示，该电机结构为定子24齿、转子20齿，绕组排列方式为NNSS绕线形式，每一相包含四个齿极，每个齿极空间间隔90度，构成每相的四个齿极可采取2串2并或者4齿并联，所述容错系统为双重双通道系统，所述双重双通道系统由双通道六相电机和双通道三相电机构成，且所述双通道六相电机和双通道三相电机为相差6度的双三相电机；所述双通道六相电机由以间隔180度的两个齿极串联构成一相，电机共有12相构成，选取间隔两相的六相构成一个通道，构成双12/10结构的六相电机；所述双通道三相电机由选取间隔一相的六相构成一个通道，构成双12/10结构三相电机。
[0020]一种六相开关磁阻电机的容错系统的控制方法，主电路上相间独立且电压可调，在主开关的关断控制上，每一相上的四个齿极采用相同的控制关断角；当电机不同相的齿极发生故障时，可将该齿切除，系统做双通道六相电机运行；当双通道六相电机中一个通道的一相或者几相出现故障时，切除该通道中的故障相，调节另一通道中的对应相的电压，调节输出转矩，使系统故障时能达到额定的输出转矩；当双通道六相电机的两个通道同一相均发生故障时，电机转入双通道三相模式，切除故障通道，另一通道升压运行，达到系统额定的输出转矩，使系统稳定输出。
[0021]实例
[0022]六相开关磁阻电机容错系统构成:如附图1所示，采用24/20齿形，即24/20电机，正常运行时，电机采用NNSS结构，也就是绕组排列方式为NNSS绕线形式，相间耦合极小，此时相间耦合可以忽略，构成每相的四个齿极可采取2串2并或者4齿并联的方式增加系统的容错性，以A相为例，2串2并连接方式下，A相四齿Al 1和A12齿串联成一条支路Al，A21和A22齿串联成一条支路A2，两条支路并联；4齿并联方式时，A相4个齿均并联。两种连接方式中，2串2并连接方式一般适合低、中速电机；4齿并联连接方式适合高速电机。
[0023]双通道六相定义方式见附图2，此时Α11，Α12，Β1Ρ..Ρ12构成通道L1，Α21,